(57)【要約】【課題】折断個所において周方向に複数の切込み細孔を設けることで、折断方向が限定されずに、トンネル掘削後の注入パイプの折断片の撤去及び回収が容易である注入パイプを提供する。【解決手段】トンネル掘削時にグラウトを注入することにより地山を補強するために用いられ、パイプ本体の所定の位置に被折断部を形成した注入パイプ１において、被折断部１４には切込み細孔１２が形成され、この切込み細孔１２は注入パイプ１の周壁の周方向に沿って複数個所に設けられている。したがって、任意の切込み細孔の位置で折断可能であるので、折断時の折り曲げ方向として最も作業性の良い方向を選択して注入パイプを折断することが可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル掘削時にグラウトを注入することにより地山を補強するために用いられ、パイプ本体の所定の位置に被折断部を形成した注入パイプにおいて、
前記被折断部に切込み細孔が形成され、この切込み細孔は前記注入パイプの周壁の周方向に沿って複数個所に設けられていることを特徴とする注入パイプ。
【請求項２】
パイプの外周面の開口面積と内周面の開口面積が、互いにほぼ同一であるように貫通した切込み細孔を備えた請求項１に記載の注入パイプ。
【請求項３】
前記切込み細孔は、ほぼ円形の注入パイプの断面について、所定の肉厚の周壁の一部を円弧状に切除することにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の注入パイプ。
【請求項４】
前記切込み細孔は、中心または中心付近から放射状に延びる線に沿って切込まれて形成され、外周面の開口面積が内周面の開口面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の注入パイプ。
【請求項５】
前記切込み細孔は、周方向に所定の間隔をおいて設けられ、これらの切込み細孔間には周方向に延びる溝が形成されている請求項１から４のいずれかに記載の注入パイプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの掘削に際して切羽面又は天端部等の補強用として地山に挿入する注入パイプに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、トンネル掘削においては、軟弱な切羽面を補強するため鏡ロックボルトが使用されることがある。この鏡ロックボルトは中空構造で、グラウト注入が可能な注入パイプでもあり、その先端部よりグラウトを吐出して地山に浸透させることによって地山を固結、補強することができる。
【０００３】
このような鏡ロックボルトは切羽面に掘削前に打ち込まれ地山が補強されるが、トンネル掘削が進むにつれて、新たに形成された切羽面から鏡ロックボルトが次々と露出するので、これを露出した分だけ折断して撤去しながら掘削作業を進める。
【０００４】
この鏡ロックボルトの素材としては、例えばＦＲＰ、鋼管、塩化ビニール、グラスファイバーなどが使用される。
【０００５】
この鏡ロックボルトを設置する場合について一例を述べれば、まず、掘削すべきトンネルの切羽面にボルト挿入孔を穿設し、このボルト挿入孔に補強材充填パイプを挿入する。
【０００６】
次に、補強材充填パイプを用いてモルタル等の補強材をボルト挿入孔に充填しながら、補強材充填パイプを引き抜く。その後、モルタルが充填されたボルト挿入孔に、鏡ロックボルトを挿入する。そして、トンネル掘削が進むと切羽面から鏡ロックボルトが露出するので、これを折断して撤去していた。
【特許文献１】特開平４−３５７２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、鏡ロックボルトの折断作業はこれをを一本ずつ処理していくため面倒な作業である。
【０００８】
しかも、従来は、切込み細孔が鏡ロックボルトの周壁の形成されているが、その位置が限定されているため、折断可能な方向も制限されてしまう。その結果、その切込み細孔の向きや位置によっては簡単に鏡ロックボルトを折断することが困難となる。例えば地山に接した側に切込み細孔が位置している場合、鏡ロックボルトを折断しようとしてもこのロックボルトを折り曲げる空間が確保できないので、これを折断することは困難である。
【０００９】
このようなときは、切込み細孔が接している地山を掘削し、所定の空間を形成する等の余分な手間が必要であり、トンネル掘削作業の迅速化の妨げとなる。
【００１０】
本発明の課題は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、折断個所において周方向に複数の切込み細孔を設けることで、折断方向が限定されずに、トンネル掘削後の注入パイプの折断片の撤去及び回収が容易である注入パイプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するために以下のように構成されている。すなわち、トンネル掘削時にグラウトを注入することにより地山を補強するために用いられ、パイプ本体の所定の位置に被折断部を形成した注入パイプにおいて、前記被折断部に切込み細孔が形成され、この切込み細孔は前記注入パイプの周壁の周方向に沿って複数個所に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
前記注入パイプでは、前記被折断部は前記パイプ本体の周壁に設けた切込み細孔（スリット）により構成されている。これを周方向に所定の間隔をおいて数カ所設けることで、パイプを折り曲げて切断する方向が限定されなくなる。すなわち、任意の切込み細孔を選択し、その位置で注入パイプを折り曲げて折断可能である。したがって、折断時の折り曲げ方向として最も作業性の良い方向を選択した上で、注入パイプの折断が可能となる。
【００１３】
前記注入パイプを使用すれば、これを地山に挿入した後、トンネルの掘削によってトンネル内面から露出した前記注入パイプの一部を被折断部分から折断する場合、地山との位置関係による制約を受けることなく、作業を実施することができる。
【００１４】
なお、前記トンネルの地山は、切羽面又は天端部を含むものである。
【００１５】
また、注入パイプは、パイプの外周面の開口面積と内周面の開口面積がほぼ同一であるように貫通した切込み細孔を備えるようにしてもよい。
【００１６】
前記切込み細孔は、ほぼ円形の注入パイプの断面について、所定の肉厚の周壁の一部を円弧状に切除することにより形成してもよい。この場合は、外壁が大きく除去されるので折断が容易となる。
【００１７】
前記切込み細孔は、中心または中心付近から放射状に延びる線に沿って切込まれて形成され、外周面の開口面積が内周面の開口面積よりも大きくすることもできる。
【００１８】
前記切込み細孔は周方向に所定の間隔をおいて設けられ、これらの切込み細孔間には周方向に延び、肉薄部となっている溝を形成するようにしてもよい。このようにすれば、切込み細孔が形成された部分での折曲力が溝に集中するので、溝に沿って容易に折断することができる。
【００１９】
注入パイプの材質は、例えばＦＲＰ、鋼管、塩化ビニール、グラスファイバーなどが等を用いることができる。
【００２０】
切込み細孔の位置及び数は、円周上に等間隔で３個所ないしは４個所設けるのが好適であるが、特にその位置及び数は限定されるものではない。切込み細孔は、様々な形態とすることが可能で、その長さや幅、及び数は自由に設定できる。例えば、通常の破断線（切取線）のように、注入パイプの周囲に所定の間隔をおいて切込み細孔を設けるようにしてもよい。
【００２１】
上記のように、地山の強度その他の条件によって、切込み細孔の数や形状を変化させることで注入パイプの強度を様々に設定したものを、適宜選択して使用することができる。また、注入パイプの強度は、切込み細孔が設けられていない非破断部分がどの程度に残存しているかにより大きく影響されるので、切込み細孔の数や長さの設定を定量的に変えることで、注入パイプの強度設定を容易にコントロールすることができる。
【００２２】
さらに、上述したように外周壁の切除の程度（肉厚の調整）等、切込み細孔を形成する際の加工形状を変えることによって、被折断部分の強度をコントロールすることもできる。
【００２３】
本発明の注入パイプでは、前記被折断部分の位置をトンネルの１掘進の長さに対応させた場合には、地山に挿入した複数の注入パイプの被折断位置を、トンネル掘削後に形成された地山の表面と一致させることができ、このようにすれば、注入パイプが地山の内部で折断されることがないので、地山の剥落を防止することができる。また、この場合には注入パイプの折断片が長くなるのでその回収が容易になる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、析断方向が限定されず、余分な作業をすることなくトンネル掘削後における迅速な折断が可能な注入パイプが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係る注入パイプについて、図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明に係る注入パイプ１の全体を示す図である。この注入パイプ１は、適宜な直径及び長さの鋼製のパイプ本体１０の片端部に連結用のネジ１１が設けられると共に、パイプ本体１０の周壁には、適宜な位置に補強材注入用として複数の注入孔１３が設けられている。また、パイプ本体１０の外周面には、複数の被折断部分１４が設けられている。
【００２７】
本実施の形態では、図２の断面図に示すように被折断部分１４は、切込み細孔１２が設けられ、この切込み細孔１２は円周上において、ほぼ等間隔で３個所形成されている。
【００２８】
この場合、注入パイプ１を挿入する地山の特性に対応させて、被折断部分１４の折断強度を設定するようにしてもよい。被折断部分１４の折断強度は、図４に示すように、切込み細孔１２の幅ｂ、深さｈ又は長さＬ（図３）を変えることによってコントロールすることができる。
【００２９】
前記切込み細孔１２は周方向に所定の間隔をおいて設けられているが、これらの切込み細孔１２間には周方向に延び、肉薄部となっている溝１３が形成されている。この溝１３には折断の際の折り曲力が集中するので、注入パイプ１は、溝１３に沿って容易に折断される。
【００３０】
注入パイプ１は図３に示すように、パイプの外周面の開口面積と内周面の開口面積が大きく異なるように貫通した切込み細孔Ａを備えるようにしてもよい。
【００３１】
前記切込み細孔Ａは、ほぼ円形の注入パイプ１の断面について、所定の肉厚の周壁１ａの一部を円弧状に切除することにより形成されている。この場合は、外壁が広範囲に除去されるので注入パイプ１の折断が容易となる。
【００３２】
図３における切込み細孔Ｂ及びＤは、注入パイプ１の中心、または中心付近から放射状に延びる線（図中に破線で示す）に沿って切り込まれて形成され、外周面の開口面積が内周面の開口面積よりも大きくなっている。
【００３３】
また、切込み細孔Ｃは、注入パイプ１の外周面の開口面積と内周面の開口面積がほぼ同一であるように、ほぼ平行に切込まれて貫通した孔を備えている。
【００３４】
通常、切込み細孔の位置及び数は、円周上に等間隔で３個所ないしは４個所設けるのが好適であるが、特にその位置及び数は限定されるものではない。
【００３５】
上述したように、切込み細孔１２は、所定の作用効果を生じる範囲において自由に決定され得る。しかし、その形状や寸法を変えることによって被折断部分の強度を容易にコントロールすることができるので、地山の強度その他の条件によって、切込み細孔１２の数や形状を変化させ、注入パイプの強度を様々に設定したものを適宜選択して使用することが好ましい。
【００３６】
また、被折断部分１４は、本実施の形態では、注入パイプ１をトンネルの地山に挿入したときに、地山から受ける土圧では折断されることなく、かつ、被折断部分１４を折断するときには、折断のために加える力で周辺の地山が弛まないように、その強度がコントロールされることが好ましい。
【００３７】
被折断部分１４の強度を設定する場合には、地山の特性を、例えば土圧の測定などによ
って求め、この結果を考慮して被折断部分１４の強度計算を、通常の計算方法に従って行えばよい。
【００３８】
ところで、注入パイプ１の軸方向において被折断部分１４を設ける位置は、トンネル掘削時の１掘進の掘削長さに合わせて設定されている。すなわち、注入パイプ１のネジ１１の反対端から、トンネルの１掘進（例えば、シールド機の１サイクル）の掘削長さ毎に被折断部分１４が設けられている。なお、注入パイプ１を単品で使用する場合には、連結用のネジ１１を省略することができる。
【００３９】
次に、上述の注入パイプ１を使用したトンネル地山の補強方法の一例を説明する。この注入パイプ１は鋼製であり、これを切羽面に適用した例を図５〜図２０を参照しながら述べる。
【００４０】
なお、ここでは注入パイプ１を、押し込み方式で地山に挿入する場合について説明するが、引き込み方式など他の方法で地山に挿入する場合にも、本発明の注入パイプ１を適用することができる。
【００４１】
この切羽面の補強方法においては、図５に示すように穿孔機３１を使用して注入パイプ１を切羽面７０ａに挿入する。穿孔機３１はドリフタとして形成されたものであり、ガイドスライド３３に前後摺動可能に設置されている。ガイドスライド３３の先端には、セントライザ３４が立設されている。
【００４２】
穿孔機３１の回転軸３２には、スリーブ３８が螺着されている。このスリーブ３８の先端には、両端部にネジ（図示せず）を設けたロッド４１の後端が螺着されている。ロッド４１の先端には、図６にも示すように穿孔ビット４６が螺着されている。
【００４３】
穿孔ビット４６は、図７に示すようにヘッドステム４７を有し、このヘッドステッム４７の基部には突子４８が設けられている。また、ヘッドステム４７には、図８に示すように回転ピン４９が設けられており、ヘッドステム４７に外嵌されたヘッドスリーブ５０はヘッドステム４７に対して回転不能に、かつ、所定の範囲に前後摺動可能となるように外嵌されている。
【００４４】
ヘッドスリーブ５０の先端には、パイロットビット５３が設けられている。また、このヘッドスリーブ５０には拡径ビット５１が設けられている。この拡径ビット５１は、図７に示すようにヘッドステム４７がヘッドスリーブ５０に押し込まれた位置でヘッドスリーブ５０の側方に突出し、図８に示すようにヘッドステム４７がヘッドスリーブ５０から引き出された位置で、ヘッドスリーブ５０内に収まるように形成されている。
【００４５】
パイロットビット５３の先端部中央には正面ブロー孔５４が設けられ、側面には直角方向を向いた横向きブロー孔５５と、斜め後方を向いた後方向きブロー孔５６が設けられている。なお、穿孔ビット４６は、地山が軟らかい場合には拡径ビット５１を省くことができる。このように地山が軟らかい場合には、パイロットビット５３の先端部で穿孔した孔７１（図１７）を、横向きブロー孔５５から噴出される横向きブローによって拡径することができるからである。
【００４６】
図５のロッド４１が回転可能に挿通されるパイプ挿入具６５は、図９に示すようにその大部分の外径が注入パイプ１の外形と同一であり、その先端は小径部６６に形成されている。これにより、パイプ挿入具６５の小径部６６を注入パイプ１の後端に挿入可能になっている。これとは反対に、パイプ挿入具６５の先端を大径に形成すると共に、その内面をテーパ状に形成することにより、注入パイプ１の後端に外嵌することもできる。
【００４７】
このように構成された穿孔機３１を設置する場合は、図１０に示すようにガイドスライド３３の後端に後退させ、穿孔機３１の回転軸３２にスリーブ３８を螺着する。次に、図１１に示すように、ロッド４１をセントライザ３４に挿通し、ロッド４１の後部をパイプ挿入具６５に回転可能に挿通する。そして、図１２に示すようにロッド４１の後端をパイプ挿入具６５を介してスリーブ３８に螺着し、ロッド４１の先端に穿孔ビット４６を螺着する。
【００４８】
次に、図１３に示すように穿孔ビット４６に拡径ビット５１を収めた状態（図８）で、ロッド４１に注入パイプ１を外嵌し、この注入パイプ１の後端をパイプ挿入具６５の先端の小径部６６に外嵌して螺着する。
（工程１、２）
続いて図１４に示すように、穿孔機３１を切羽面７０ａの直前の所定の穿孔位置に配置する。次に、図１５に示すように穿孔機３１のガイドスライド３３を伸ばしたまま、ロッド４１（図１３）と注入パイプ１を前進させながら、ロッド４１及び穿孔ビット４６（図１４）を回転させて地山７０に孔７１を穿孔する。
（工程３）
この穿孔ビット４６による穿孔では、図１６に示すようにパイロットビット５３の回転による穿孔で発生したスライム７２を、正面ブロー孔５４（図７）から噴出する正面向きブローによって後方に送られる。また、穿孔された孔７１は、横向きブロー孔５５（図７）から噴出された横向きブローによって拡大される。
【００４９】
さらに、横向きブローによって拡大された孔７１は、拡径ビット５１（図７）によって、確実に拡大した円筒形状に穿孔される。そして、それまでの穿孔によって発生したスライム７２は、後向きブロー孔５６から噴出された後向きブローによって孔７１の外部に送り出される。
【００５０】
このようにして孔７１の穿孔が完了した後、図１６に示すように、注入パイプ１内のスライム７２を排出するため、ロッド４１の回転を止めずに、穿孔ビット４６（図１７）の後端が孔７１の口元に達するまで穿孔機３１を後退させ、ロッド４１を抜き出してスライム７２を排出させる。
（工程４、５）
そして、図１７に示すように、ロッド４１を孔７１から完全に抜き出してロッド４１及びパイプ挿入具６５（図１６）を回収する。このとき、孔７１内の口元より奥の部分に、注入パイプ１を残置する。これにより、孔７１の穿孔と、補強材を注入するための注入パイプ１の設置が終了する。同様にして、図１８に示すように切羽面７０ａに複数の注入パイプ１を設置する。
【００５１】
ここでは、注入パイプ１を地山７０に挿入するために、注入パイプ１の前方にある穿孔ビット４６で孔７１を穿孔しながら、同時に注入パイプ１を孔７１に引き込むので、注入パイプ１に被折断部分１４を設けても挿入途中で被折断部分１４が折断されるようなことはない。
（工程６）
注入パイプ１の設置が終了すると、図１９に示すように注入パイプ１を介して地山７０に補強材として、例えばセメントミルクの注入が行われる。これにより、地山７０に注入パイプボルト９０が形成される。
（工程７）
その後、図２０に示すようにトンネル８５が１掘進分だけ掘削され、その掘削長Ｌだけ切羽面７０ａが前進する。これにより、地山７０に挿入されている注入パイプ１の最初の被折断部分１４より後の部分が切羽面７０ａから露出する。そこで、この露出した注入パイプ１の後端縁に所定の力をかけて、被折断部分１４から折断する。折断された折断片１ａは、従来よりかなり大きくなる。
【００５２】
次いで、トンネル８５の壁部にコンクリートを吹き付けてコンクリート覆工９１を形成する。以下同様にして、トンネル８５の１掘進の掘削、注入パイプ１の被折断部分１４からの折断、トンネル覆工９１の形成を繰り返す。地山７０に埋設されている注入パイプ１が全て除去されたら、別の注入パイプ１を埋設して上述と同様の処理を行う。
【００５３】
上述のように、自穿孔型切羽面安定化工法によれば、注入パイプ１が鋼製なので、地山７０の土圧を受けても変形しないため、地山７０が弛むのを防止できる。また、注入パイプ１の被折断部分１４の強度が地山７０から受ける土圧では折断せず、且つ折断時に加える力で地山７０が弛まない程度に設定されているので、被折断部分１４の折断時に地山７０が剥落することを防止できる。
【００５４】
さらに、全ての注入パイプ１が切羽面７０ａとほぼ一致した同じ位置で折断され、地山７０の内部で折断されることがないので、地山７０が剥落することがなく、これにより切羽面７０ａを安定化することができる。また、注入パイプ１の折断片１ａは比較的長くなるので、これが掘削ずりに混入した場合でも回収するのが容易であり、産業廃棄物が掘削ずりに混入するのを防止できる。
【００５５】
上述の注入パイプ１を使用したトンネル地山の補強は、トンネルの天端部、その他の地山の各所に対する補強に適用することができる。
【００５６】
この天端部の補強方法においても、上述の切羽面の補強方法と同様に、地山の安定化、産業廃棄物の掘削ずりへの混入防止などの効果がある。
【００５７】
なお、本発明の注入パイプ１が適用されるのは、上述した自穿孔型切羽面安定化工法
に限られるものではない。通常のトンネルの掘削における切羽面又は天端部等の補強用として地山に挿入する注入パイプとして広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の注入パイプを示す図である。
【図２】本発明の注入パイプの被折断部分を示す断面図である。
【図３】注入パイプに形成する切込み細孔のバリエーションを示す断面図である。
【図４】本発明の注入パイプの切込み細孔の大きさを示す断面図である。
【図５】注入パイプを挿入する孔を形成する穿孔機を示す図である。
【図６】穿孔機のロッドを示す図である。
【図７】穿孔機の穿孔ビットの収納状態を示す図である。
【図８】穿孔機の穿孔ビットの伸延状態を示す図である。
【図９】穿孔機のパイプ挿入具を示す図である。
【図１０】穿孔機の設置状態を示す図である。
【図１１】穿孔機のロッド及びパイプ挿入具の装着状態を示す図である。
【図１２】穿孔機の穿孔ビットの取り付け状態を示す図である。
【図１３】穿孔機と注入パイプの装着方法を示す図である。
【図１４】自穿孔型切羽面安定化工法の工程１を説明する図である。
【図１５】自穿孔型切羽面安定化工法の工程２を説明する図である。
【図１６】自穿孔型切羽面安定化工法の工程３を説明する図である。
【図１７】自穿孔型切羽面安定化工法の工程４を説明する図である。
【図１８】自穿孔型切羽面安定化工法の工程５を説明する図である。
【図１９】自穿孔型切羽面安定化工法の工程６を説明する図である。
【図２０】自穿孔型切羽面安定化工法を工程７を説明する図である。
【符号の説明】
【００５９】
１   注入パイプ
１２   切込み細孔
１４   被折断部分
７０   地山
７０ａ   切羽面
８５   トンネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2005061087.tif 000016
【図１５】
2005061087.tif 000017
【図１６】
2005061087.tif 000018
【図１７】
2005061087.tif 000019
【図１８】
2005061087.tif 000020
【図１９】
2005061087.tif 000021
【図２０】
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